随着工业过程的发展以及城市化进程加剧,人们对能源的需求不断增加,风能作为可再生清洁能源具备了很好的发展前景。随着风电装机容量的不断增加,风电机组经济安全运行,减小设备疲劳损耗以及延长设备使用寿命等问题已成为研究的热点。本文以变速恒频双馈风力发电机组为研究对象,建立风机、传动轴、塔架、变桨距系统以及发电机的模型,考虑风电机组容易损耗的部件,最终建立了风力发电系统的非线性模型。针对风电机组的经济性问题:实现最大风能捕获,提高发电效率以及减小风电机组的疲劳损耗,例如:减小由桨距角频繁旋转引起的桨叶的疲劳、减轻由转矩频繁动作引起的传动系统的疲劳、减少传动轴扭转的暂态振荡以减少对风力机部件的损坏等。提出了基于变速恒频双馈风力发电机组非线性模型的经济模型预测控制策略,通过调节桨距角和发电机转矩来提高系统动态经济性能,实现在全工况下风电机组经济安全运行。在风力发电过程中,风速变化以及塔影效应、风剪切等因素会使风力机组输出功率频繁波动,对大规模风电并网安全稳定运行提出了更大的挑战。针对风速不确定性问题,将实际风速与测量风速的差值作为干扰,提出了一种基于Tube的鲁棒经济模型预测控制策略。引入不受干扰影响的风机标称模型求解最优化问题,得到标称输入和标称状态,通过离线求解线性矩阵不等式设计反馈控制率和鲁棒控制不变集,从而设计反馈控制器作用于实际风力发电系统中实施控制,使得实际系统与标称系统的状态之差始终保持在鲁棒不变集内。实现风电机组控制的鲁棒性,提高风电机组并网能力,减小对电网的冲击。并通过理论证明验证了算法的鲁棒可行性。最后,设计仿真实验。以5MW风力发电机组为研究对象分别进行了低风速情况、高风速情况以及风速变化剧烈情况的仿真。将鲁棒经济模型预测控制和鲁棒预测控制的仿真结果进行对比,验证风速在一定范围内频繁变化的鲁棒性以及经济性